그라운드 바운스 노이즈 분석 및 주변 회로의 스위칭에 따른 신호 지연 분석

Abstract

공정 기술의 발달로 칩의 집적도가 높아지면서 회로에 잠재하고 있던 많은 노이즈가 문제로 드러나고 있다. 본 논문에서는 그 중 그라운드 바운스 노이즈에 대하여 살펴보았다. 그라운드 바운스는 회로에서 발생할 수 있는 기생 인덕턴스 성분(파워라인, 핀, 신호라인 등)과 이 인덕턴스에 흐르는 전류의 변화에 의해 발생하는 전압이 파워/그라운드 플래인의 전위를 변화 시키는 것이다. 본 논문에서는 이렇게 발생하는 기생 성분의 영향을 세 가지 측면에서 살펴볼 것이다. 첫째, 레이아웃 측면에서 분석해보고, 둘째, SoC에서 기생 인덕턴스에 의한 영향을 살펴보고, 마지막으로 칩 내부, 외부 인덕턴스의 영향에 대해 살펴본다. 레이아웃에서는 발생할 수 있는 기생 성분에 의해 전류 루프가 형성된다. 이 전류 루프 안의 기생 인덕턴스 성분이 발생시킨 노이즈는 루프 내에서만 영향을 주고 루프 외의 전체 그라운드에는 영향을 주지 않는다. 내부 신호가 많은 집적회로에서는 여러 개의 신호가 동시에 변할 때 그라운드 바운스가 증가 될 수 있다. 집적회로에서 이런 현상이 발생했을 때 회로의 신호가 지연될 수 있고 신호가 잘못 스위칭 되는 일이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 현상을 실험을 통해 검증하였다. 또한 칩과 보드에서 발생할 수 있는 인덕턴스 성분을 칩 내부의 인덕턴스와 칩 외부, 즉 보드에서의 인덕턴스로 구분하여 각각의 인덕턴스 가 커졌을 경우 출력신호에 미치는 영향을 알아보기 위하여 실험하였다. 실험 결과 칩 내부의 인덕턴스는 신호의 지연을 야기했고 보드에서의 인덕턴스는 신호의 불안정성을 증가시켰다.; Ground Bounce Noise is the noise caused by parasitic inductance and current changing in ground net. Ground Bounce Noise make some problem in circuit. For example, signal delay and faulty switching. This paper study about parasitic parameters in layout. The parasitic parameters make a loop. In this paper we call it as "Local Loop". Especially, what is the influence of current flow in the local loop. The local loop keep the current of that loop, it didn't flow out from that loop. Consequently, the current of that loop did not affect other circuits. This paper concerned about the simultaneous switching in IC too. The more simultaneous switching, the more signal delay.